Valorisation de l'inertie thermique pour la performance énergétique des bâtiments PDF Download
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L'inertie thermique constitue un atout essentiel pour stocker l'énergie reçue par le bâtiment et la restituer quand cela est nécessaire : elle permet d'emmagasiner les apports gratuits issus du rayonnement solaire pour réduire les consommations énergétiques liées au chauffage en présence d'une isolation performante. En été, son association à la ventilation nocturne contribue à évacuer l'énergie stockée au cours de la journée limitant ainsi les surchauffes à l'intérieur du bâtiment. Une exploitation optimale de l'inertie passe par une sélection appropriée des matériaux de construction lors de la phase d'avant-projet et par le développement de stratégies visant à exploiter leur capacité de stockage. Les outils de simulation thermique dynamique dont on dispose permettent de modéliser de façon assez précise les transferts de chaleur dans l'enveloppe du bâtiment mais leur niveau de finesse n'est pas nécessairement adapté aux besoins des concepteurs au moment de faire les choix les plus fondamentaux. Néanmoins ils demeurent indispensables non seulement pour la validation de ces choix mais aussi pour le développement de méthodes destinées à améliorer l'exploitation de l'énergie avant de procéder à la réalisation d'un projet. Ce travail a consisté à développer une méthodologie de conception basée sur deux approches complémentaires : la première approche permet de décrire le comportement détaillé du bâtiment à l'aide d'un modèle de simulation dynamique performant développé dans la plateforme SimSPARK qu'on a eu l'occasion de comparer aux mesures expérimentales de la plateforme INCAS. La seconde est basée sur le développement de l'outil simplifié CoSPARK qui à partir de la connaissance de quelques éléments clés, permet de déterminer les caractéristiques appropriées de l'enveloppe pour favoriser la performance énergétique des bâtiments. La dernière partie de ce travail a été consacrée à l'optimisation de stratégies d'une part en activant l'inertie thermique dans le cas d'une ventilation nocturne adaptative pour l'été et d'autre part en réduisant les consommations de chauffage en hiver dans le cas d'un plancher couplé à une installation solaire en utilisant le modèle de référence SimSPARK.
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L'inertie thermique constitue un atout essentiel pour stocker l'énergie reçue par le bâtiment et la restituer quand cela est nécessaire : elle permet d'emmagasiner les apports gratuits issus du rayonnement solaire pour réduire les consommations énergétiques liées au chauffage en présence d'une isolation performante. En été, son association à la ventilation nocturne contribue à évacuer l'énergie stockée au cours de la journée limitant ainsi les surchauffes à l'intérieur du bâtiment. Une exploitation optimale de l'inertie passe par une sélection appropriée des matériaux de construction lors de la phase d'avant-projet et par le développement de stratégies visant à exploiter leur capacité de stockage. Les outils de simulation thermique dynamique dont on dispose permettent de modéliser de façon assez précise les transferts de chaleur dans l'enveloppe du bâtiment mais leur niveau de finesse n'est pas nécessairement adapté aux besoins des concepteurs au moment de faire les choix les plus fondamentaux. Néanmoins ils demeurent indispensables non seulement pour la validation de ces choix mais aussi pour le développement de méthodes destinées à améliorer l'exploitation de l'énergie avant de procéder à la réalisation d'un projet. Ce travail a consisté à développer une méthodologie de conception basée sur deux approches complémentaires : la première approche permet de décrire le comportement détaillé du bâtiment à l'aide d'un modèle de simulation dynamique performant développé dans la plateforme SimSPARK qu'on a eu l'occasion de comparer aux mesures expérimentales de la plateforme INCAS. La seconde est basée sur le développement de l'outil simplifié CoSPARK qui à partir de la connaissance de quelques éléments clés, permet de déterminer les caractéristiques appropriées de l'enveloppe pour favoriser la performance énergétique des bâtiments. La dernière partie de ce travail a été consacrée à l'optimisation de stratégies d'une part en activant l'inertie thermique dans le cas d'une ventilation nocturne adaptative pour l'été et d'autre part en réduisant les consommations de chauffage en hiver dans le cas d'un plancher couplé à une installation solaire en utilisant le modèle de référence SimSPARK.
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Étant de plus en plus isolés, les bâtiments très performants sont très sensibles aux apports solaires transmis par les vitrages ainsi qu'aux apports internes. Dans ce contexte, l'inertie thermique peut être utile en stockant l'énergie excédentaire et en réduisant les variations de température, améliorant ainsi le confort thermique.Évaluer la performance énergétique, environnementale et le confort thermique des bâtiments nécessite des outils de simulation thermique dynamique (STD) fiables. Historiquement, les modélisateurs ont essayé de trouver un compromis approprié entre précision et efficacité. Des hypothèses simplificatrices ont alors été intégrées dans les outils STD et ont un lien étroit avec l'inertie thermique. La validité de telles hypothèses, notamment la globalisation des échanges convectifs et radiatifs GLO intérieurs, ou la distribution forfaitaire des apports solaires transmis par les vitrages nécessitent particulièrement d'être remises en questions dans le contexte des bâtiments très isolés.Ainsi, un modèle découplant les échanges convectifs et radiatifs GLO ainsi qu'un modèle de suivi de la tache solaire (modèles détaillés) ont été implémentés dans une plateforme de simulation mettant en œuvre l'analyse modale et une discrétisation par volumes finis.Une première comparaison entre les modèles détaillés et simplifiés a été réalisée sur des cas d'études du "BESTEST", intégrant aussi des résultats d'outils STD de référence au niveau international (EnergyPlus, ESP-r, TRNSYS). Un travail similaire a été réalisé sur le cas d'une maison passive instrumentée (plateforme INCAS à Chambéry) en utilisant des techniques d'analyses d'incertitudes et de sensibilité.Les résultats montrent qu'une tendance à la baisse concernant les besoins de chauffage et de refroidissement existe en ce qui concerne les modèles détaillés considérés ici. D'autre part, il semble que ces modèles détaillés ne contribuent pas à diminuer significativement les écarts entre les simulations et les mesures.
Author: Saad Bennani Publisher: Springer Nature ISBN: 9813368934 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 1139
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This book presents peer-reviewed articles from the 6th International Conference on Wireless Technologies, Embedded and Intelligent Systems (WITS 2020), held at Fez, Morocco. It presents original research results, new ideas and practical lessons learnt that touch on all aspects of wireless technologies, embedded and intelligent systems. WITS is an international conference that serves researchers, scholars, professionals, students and academicians looking to foster both working relationships and gain access to the latest research results. Topics covered include Telecoms & Wireless Networking Electronics & Multimedia Embedded & Intelligent Systems Renewable Energies.
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Cet ouvrage présente les différents aspects technologiques et fonctionnels des équipements en thermique du bâtiment. Il permet d’acquérir et de mettre en pratique les connaissances indispensables dans le domaine : • Chauffage calcul des déperditions, estimation des besoins, installation de plancher chauffant... • Climatisation calcul des charges, installation de systèmes à débit constant ou variable, à deux conduits d’air, à eau pulsée... • Isolation choix d’un isolant, détermination des échanges thermiques, amélioration de l’inertie thermique... • Régulation recherche du confort thermique, installation en boucle ouverte ou fermée... • Législation réglementation thermique, diagnostic de performance énergétique, démarche HQE... Découpé en 37 fiches-outils et traité de façon synthétique et pratique, il s’adresse à tout professionnel du bâtiment et du génie climatique, ingénieur ou technicien, ainsi qu’aux étudiants en génie énergétique.Cette seconde édition actualise la partie législation et notamment le crédit d'impôt lié à la thermique du bâtiment. La collection « Cahiers techniques » propose des ouvrages composés de fiches-outils au contenu directement opérationnel grâce à une démarche en trois temps : • Repères expose les connaissances fondamentales du sujet • Savoir-faire donne les méthodologies d’application, de mise en oeuvre, de dimensionnement... • En pratique fournit des études de cas, des retours d’expérience et des conseils terrain
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Cet ouvrage présente les différents aspects technologiques et fonctionnels des équipements en thermique du bâtiment. Il permet d’acquérir et de mettre en pratique les connaissances indispensables dans le domaine : • Chauffage calcul des déperditions, estimation des besoins, installation de plancher chauffant... • Climatisation calcul des charges, installation de systèmes à débit constant ou variable, à deux conduits d’air, à eau pulsée... • Isolation choix d’un isolant, détermination des échanges thermiques, amélioration de l’inertie thermique... • Régulation recherche du confort thermique, installation en boucle ouverte ou fermée... • Législation réglementation thermique, diagnostic de performance énergétique, démarche HQE... Découpé en 36 fiches-outils et traité de façon synthétique et pratique, il s’adresse à tout professionnel du bâtiment et du génie climatique, ingénieur ou technicien, ainsi qu’aux étudiants en génie énergétique. La collection « Cahiers techniques » propose des ouvrages composés de fiches-outils au contenu directement opérationnel grâce à une démarche en trois temps : • Repères expose les connaissances fondamentales du sujet • Savoir-faire donne les méthodologies d’application, de mise en oeuvre, de dimensionnement... • En pratique fournit des études de cas, des retours d’expérience et des conseils terrain
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Cet ouvrage présente les différents aspects technologiques et fonctionnels des équipements en thermique du bâtiment. Il permet d'acquérir et de mettre en pratique les connaissances indispensables dans le domaine : Chauffage calcul des déperditions, estimation des besoins, installation de plancher chauffant. Climatisation calcul des charges, installation de systèmes à débit constant ou variable, à deux conduits d'air, à eau pulsée. Isolation choix d'un isolant, détermination des échanges thermiques, amélioration de l'inertie thermique. Régulation recherche du confort thermique, installation en boucle ouverte ou fermée. Législation réglementation thermique, diagnostic de performance énergétique, démarche HQE. Découpé en 37 fiches-outils et traité de façon synthétique et pratique, il s'adresse à tout professionnel du bâtiment et du génie climatique, ingénieur ou technicien, ainsi qu'aux étudiants en génie énergétique. Cette seconde édition actualise la partie législation et notamment le crédit d'impôt lié à la thermique du bâtiment. La collection «Cahiers techniques» propose des ouvrages composés de fiches-outils au contenu directement opérationnel grâce à une démarche en trois temps : Repères expose les connaissances fondamentales du sujet. Savoir-faire donne les méthodologies d'application, de mise en oeuvre, de dimensionnement. En pratique fournit des études de cas, des retours d'expérience et des conseils terrain
Author: Nils Artiges Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Face aux forts besoins de réduction de la consommation énergétique et de l'impact environnemental,le bâtiment d'aujourd'hui vise la performance en s'appuyant sur des sourcesd'énergie de plus en plus diversifiées (énergies renouvelables), une enveloppe mieux conçue(isolation) et des systèmes de gestion plus avancés. Plus la conception vise la basse consommation,plus les interactions entre ses composants sont complexes et peu intuitives. Seule unerégulation plus intégrée permettrait de prendre en compte cette complexité et d'optimiser lefonctionnement pour atteindre la basse consommation sans sacrifier le confort.Les techniques de commande prédictive, fondées sur l'utilisation de modèles dynamiqueset de techniques d'optimisation, promettent une réduction des consommations et de l'inconfort.Elles permettent en effet d'anticiper l'évolution des sources et des besoins intermittentstout en tirant parti de l'inertie thermique du bâtiment, de ses systèmes et autres élémentsde stockage. Cependant, dans le cas du bâtiment, l'obtention d'un modèle dynamique suffisammentprécis présente des difficultés du fait d'incertitudes importantes sur les paramètresdu modèle et les sollicitations du système. Les avancées récentes dans le domaine de l'instrumentationdomotique constituent une opportunité prometteuse pour la réduction de cesincertitudes, mais la conception d'un tel système pour une telle application n'est pas triviale.De fait, il devient nécessaire de pouvoir considérer les problématiques de monitoring énergétique,d'instrumentation, de commande prédictive et de modélisation de façon conjointe.Cette thèse vise à identifier les liens entre commande prédictive et instrumentation dansle bâtiment, en proposant puis exploitant une méthode générique de modélisation du bâtiment,de simulation thermique et de résolution de problèmes d'optimisation. Cette méthodologiemet en oeuvre une modélisation thermique multizone du bâtiment, et des algorithmesd'optimisation reposant sur un modèle adjoint et les outils du contrôle optimal. Elle a étéconcrétisée dans un outil de calcul permettant de mettre en place une stratégie de commandeprédictive comportant des phases de commande optimale, d'estimation d'état et decalibration.En premier lieu, nous étudions la formulation et la résolution d'un problème de commandeoptimale. Nous abordons les différences entre un tel contrôle et une stratégie de régulationclassique, entre autres sur la prise en compte d'indices de performance et de contraintes. Nousprésentons ensuite une méthode d'estimation d'état basée sur l'identification de gains thermiquesinternes inconnus. Cette méthode d'estimation est couplée au calcul de commandeoptimale pour former une stratégie de commande prédictive.Les valeurs des paramètres d'un modèle de bâtiment sont souvent très incertaines. Lacalibration paramétrique du modèle est incontournable pour réduire les erreurs de prédictionet garantir la performance d'une commande optimale. Nous appliquons alors notreméthodologie à une technique de calibration basée sur des mesures de températures in situ.Nous ouvrons ensuite sur des méthodes permettant d'orienter le choix des capteurs à utiliser(nombre, positionnement) et des paramètres à calibrer en exploitant les gradients calculéspar la méthode adjointe.La stratégie de commande prédictive a été mise en oeuvre sur un bâtiment expérimentalprès de Chambéry. Dans le cadre de cette étude, l'intégralité du bâtiment a été modélisé,et les différentes étapes de notre commande prédictive ont été ensuite déployées de mainière séquentielle. Cette mise en oeuvre permet d'étudier les enjeux et les difficultés liées àl'implémentation d'une commande prédictive sur un bâtiment réel.Cette thèse est issue d'une collaboration entre le CEA Leti, l'IFSTTAR de Nantes et leG2ELab, et s'inscrit dans le cadre du projet ANR PRECCISION.
Author: Maha Ahmad Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 21
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l'objectif de cette étude est la réalisation de composants de la structure des bâtiments incorporant des Matériaux à Changement de Phase (MCP) couplés à un super-isolant (VIP, Vacuum Insulation Panel), pour d'une part améliorer l'inertie thermique des parois et le confort à l'intérieur des locaux et d'autre part pour réaliser une enveloppe légère l'étude est divisée en deux parties. La première partie est relative à l'étude des propriétés thermiques des parois soit expérimentalemenl soit par simulation numérique. Cette partie a permis de choisir le type de paroi ainsi que le MCP. la deuxième partie concerne l'étude de deux cellule-tests isolées avec un VIP. Une cellule est équipée de panneaux contenant le MCP couplés avec le super isolant. Des mesures de températures et de flux ont permis de caractériser le comportement thermique des deux cellules pour différentes conditions climatiques. Une simulation numérique réalisée à l'aide du logiciel TRNSYS modifié donne des résultats en bon accord avec l'expérience L'étude montre ainsi que telles parois permettent un stockage efficace de l'énergie solaire entrant par les faces vitrées. En été comme er hiver, l'amplitude de la température intérieure de la cellule avec MCP est diminuée de 20.C sur un cycle journalier. le MCP donc joue convenablement son rôle d'" amortisseur thermique" et les fluctuations des températures intérieures sont considérablement réduites. Les panneaux définis dans cette étude sont susceptibles de développements ultérieurs.
Author: Layal Chahwane
Author: Layal Chahwane
Author: Fabio Munaretto
Author: Saad Bennani
Author: Gina Penu
Author: Gina Penu
Author: Gina Penu
Author: Nils Artiges
Author: 
Author: Thierry Gallauziaux
Author: Maha Ahmad